寒区岩石全程冻融损伤模型及其参数影响研究

本文主要探讨了寒区岩石在承受荷载和冻融循环作用下的损伤过程，特别是在冻融损伤、受荷损伤以及未损伤这三个组成部分上的建模和分析。作者基于损伤力学理论，特别关注了冻融损伤变量、受荷损伤变量与总损伤变量之间的相互关系。他们假设岩石微元破坏遵循D-P准则，这是一种在材料断裂力学中广泛使用的断裂行为准则，它考虑了材料在破坏前的塑性行为。 研究者构建了一个考虑残余强度的岩石损伤本构模型，即在冻融和荷载共同作用下，岩石材料在损伤过程中保持一定的强度。通过冻融砂岩的力学特性实验，验证了这一模型的合理性。实验结果显示，该模型在不同冻融次数和围压条件下都能有效地描述岩石变形的全过程，显示出良好的适用性。 然而，模型参数对岩石的损伤特性产生了显著影响。具体来说，对于岩石损伤前的预加载阶段以及破坏后的残余段，模型参数变化对其应力应变曲线影响较小；然而，在实际损伤发生阶段，这些参数起着决定性的作用，直接影响到岩石的响应行为。这表明在实际工程应用中，准确把握和调整模型参数对于预测和控制寒区岩石的性能至关重要。 这项研究成果对于理解和预测寒区岩石在极端环境下的损伤演化过程具有很高的参考价值，有助于工程设计人员更好地评估结构的耐久性和稳定性，尤其是在冻土区域的基础设施建设中。同时，也为岩石力学理论的发展提供了新的视角和实证依据。